RU2004769C1 - Top-driven drilling device - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к буровой технике и может быть использовано на существующих буровых установках, работающих как на море, так и на суше.The invention relates to drilling equipment and can be used on existing drilling rigs operating both at sea and on land.

Существует конструкци  электроприводного вертлюга с системой устройств дл  вращательного бурени  скважин, а которой узел вертлюга, снабженный приводом вращени  ствола, поддерживаетс  талевым блоком буровой установки с-помощью гид- роамортизирующей подвески и смонтирован в направл ющей тележке, скольз щей по вертикальным пут м буровой вышки. Между талевым блоком и корпусом вертлюга в системе установлен силовой цилиндр, обеспечивающий отклонение вертлюга от вертикали при приемке или выдаче бурильных труб, подаваемых в вышку или выносимыми из нее в процессе бурени . Система также снабжена соединителем труб с кулачковыми колодками, обеспечивающими соединение вертлюга со свечами бурильных труб.There is an electric drive swivel design with a system of rotary well drilling devices, in which the swivel assembly provided with a shaft rotation drive is supported by a tackle block of a drilling rig using a hydraulic shock absorber and mounted in a guide trolley sliding along vertical paths of the oil rig. A power cylinder is installed between the tackle block and the swivel case in the system, which ensures the swivel deviates from the vertical when receiving or issuing drill pipes supplied to or removed from the tower during drilling. The system is also equipped with a pipe connector with cam blocks, providing a swivel connection with drill pipe candles.

Недостатками данной конструкции  вл ютс :The disadvantages of this design are:

-отсутствие возможности выполн ть работы по приему и установке бурильных труб (компоновок) при наличии на буровой установке шурфов;-lack of the ability to perform work on the reception and installation of drill pipes (assemblies) if there are pits on the rig;

-ограниченный диапазон сортамента труб, примен емого при производстве скважин;- a limited range of pipe assortment used in well production;

-сложность и громоздкость конструкции , вызванные наличием множества механизмов и элементов, сочлененных со стволом вертлюга.- the complexity and cumbersome design caused by the presence of many mechanisms and elements articulated with the swivel barrel.

Известны конструкции устройств дл  вращени  бурильной колонны, в которыхус- тановка дл  бурени  скважины имеет привод , соединенный с кареткой/ имеющей возможность перемещатьс  вдоль вертикальных направл ющих в рабочем положении и отводитьс  в сторону от оси скважины при нерабочем положении.Conventional drill string rotator devices are known in which the drill rig has a drive coupled to a carriage / capable of moving along vertical rails in the operating position and being pulled away from the axis of the well when inoperative.

Недостатками этих конструкций  вл ютс : отсутствие возможности применени  этих устройств на буровых установках, оснащенных комплексом мехачизмов боковой подачи (отвода) трубных элементов на ось (от оси) скважины, а также повышенные габариты по высоте и сложность конструкции размещени  привода вращени .The disadvantages of these designs are: the inability to use these devices in drilling rigs equipped with a complex of mechisms of lateral supply (retraction) of pipe elements to the axis (from the axis) of the borehole, as well as increased overall height and construction complexity of the rotation drive.

Иавестнэ конструкци  активной уравновешивающейс  системы дл  силового ме- ханичгского вертлюга, в которой дл  перемещени  вертлюга по вертикали в ограниченном положении используетс  двигэ- -, РЛЬ . орпн-тми дл  регулировани  тучг --.. мнпсги всей СИСТРМЫ (псшоч   иThe construction of an active balancing system for a power mechanical swivel, in which a motor-, RL is used to move the swivel vertically in a limited position. oppn-tmi for regulation of tuchg - .. mnpgs of all SYSTEM (psshoch and

вертлюг), размещенные в ее крайних положени х вертикального перемещени .swivel) located at its extreme vertical positions.

Недостатками этой конструкции, включа  указанные выше,  вл ютс  сложность иThe disadvantages of this design, including the above, are complexity and

громоздкость конструкции из-за наличи  в ней узлов регулировани  грузоподъемности , Регулирование грузоподъемности систем , включа  и вертлюг, на большинствах существующих буровых установках решает0 с  более простым способом и устройствами, размещенными, как правило, на полу буровых установок в узлах креплени  мертвого конца талевого каната.The bulkiness of the structure due to the presence of load-regulating nodes in it; Regulation of the load-bearing capacity of systems, including the swivel, on most existing drilling rigs is solved0 with a simpler method and devices located, as a rule, on the floor of drilling rigs in the fastening nodes of the dead end of the hoist rope.

В насто щее врем  в р де стран (США,Currently, in a number of countries (USA,

5 Норверги , ФРГ) по вились конструкции верхнеприводных буровых систем, в которых буровое устройство содержит бурильный блок, в состав которого входит роторный элемент с индивидуальным при0 водом вращени , встроенного в каретке, посредством которой бурильный блок перемещаетс  в вертикальном положении параллельно оси вращени  ротора.5 Norverg, Federal Republic of Germany), the design of overhead drilling systems has appeared, in which the drilling device comprises a drilling unit, which includes a rotary element with an individual rotation drive integrated in the carriage, by means of which the drilling unit is moved in a vertical position parallel to the axis of rotation of the rotor.

К бурильному блоку, в его нижней частиTo the drill block, in its lower part

5 подвешен буровой ключ с двум  независимыми друг от друга секци ми зажима труб и поворотный механизм с ручным элеватором . Конструктивное решение (5) выбрано за прототип,5, a drill key is suspended with two independent pipe clamp sections and a rotary mechanism with a manual elevator. The constructive solution (5) is selected as a prototype,

0 Недостатками прототипа  вл ютс :The disadvantages of the prototype are:

-сложность и громоздкость конструкции , вызванные наличием множества механизмов и элементов, сочлененных со стволом вертлюга (ротора);- the complexity and cumbersomeness of the structure, caused by the presence of many mechanisms and elements articulated with the swivel (rotor) barrel;

5 - ограниченна  возможность применени  этих устройств в существующих буровых установках советского производства, оснащенных комплексом .-механизмов спу- ско-подъема труб (КМСП);5 - the limited possibility of using these devices in existing Soviet-made drilling rigs equipped with a set of.-Lower-lift pipe mechanisms (KMSP);

0 - ограниченный диапазон сортамента труб, примен емых при производстве скважин;0 - limited range of pipe assortment used in well production;

-повышенна  масса и габариты по высоте .-increased weight and dimensions in height.

5 Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции; улучшение эксплуатационных качеств; обеспечение возможности применени  этого устройства на всех существующих буровых установках, как осна0 щенных КМСЛ, так и без них; обеспечение применени  при производстве скважин труб большого сортамента; уменьшение металлоемкости; сокращение габаритов по высоте и как следствие уменьшение высоты5 The aim of the invention is to simplify the design; performance improvement; the possibility of using this device on all existing drilling rigs, both equipped with and without KMSL; provision for use in the production of wells of large assortment pipes; decrease in metal consumption; reduction in height and, as a consequence, reduction in height

5 вышки; снижение себестоимости изготовле- - ни .5 towers; production cost reduction - no.

Указанна  цель достигпотсч ICM что вертлюг с приводом вращенпч ствола встроен в корпус передвижной i тр.-тки снабженной ГИДРОТОЛКЛТе/ ЯМ11 г.т,,,л,.-, г-НМЛГОГЯ ИThe specified goal has been achieved by ICM that a swivel with a rotary shaft drive is integrated in the housing of a mobile i three-wheeler equipped with a HYDROTOLKLTE / NM11 gt ,,, l, .-, g-NMLGOGYA

соединенной гидроцилиндрами с транспортной тележкой П-образной формы, имеющей горизонтальные пути дл$( ее перемещени . Транспортна  тележка в свою очередь соединена штропами с талевым блоком и снабжена катками, посредством которых она перемещаетс  по вертикальным пут м буровой установки.connected by hydraulic cylinders to a U-shaped transport trolley having horizontal paths for $ (to move it. The transport trolley is in turn connected by slings to the tackle block and provided with rollers, by means of which it moves along the vertical paths of the drilling rig.

Друга  важна  цель предлагаемого устройства достигаетс  путем рационального размещени  в корпусе трубодержател , подвешенного в свою очередь через гасители кручени  к раме транспортной тележки; 1 четырех вставных симметрично расположенных гидравлических зажимов, шарнирного подъемно-поворотного устройства поворотного рычага со штропами дл  ручного элеватора и двух траверс дл  подвески на них штропов с автоматическим элеватором.Another important objective of the device according to the invention is achieved by rational placement of a tube holder in the housing, which is suspended in turn through torsion dampers to the frame of the transport trolley; 1 four symmetrically inserted hydraulic clamps, an articulated lifting and pivoting device of the pivot arm with slings for a manual elevator and two traverses for suspending slings on them with an automatic elevator.

Предлагаема  конструкци  верхнеприводного бурильного устройства обеспечивает:The proposed design of the upper drive drilling device provides:

- проведение спуско-подьемных опера-, ций и бурение скважины с вращением или без вращени  колонн с подачей промывочной жидкости в скважину под давлением;- carrying out hoisting operations, and drilling the well with or without rotation of the columns with the supply of flushing fluid to the well under pressure;

. - работу с использованием существующих талевых блоков, ручных и автоматических элеваторов, комплекса механизмов спуско-подьемных труб.. - work using existing hoist blocks, manual and automatic elevators, a complex of mechanisms for hoisting pipes.

Сопоставимый анализ с прототипами показывает, что за вл емое верхнеприводное бурильное устройство отличаетс  наличием новых элементов, а именно: введением в общую силовую св зи талевый блок - трубодержатель, самосто тельной, передвижной каретки с установленными на ней вертлюгрм и приводом вращени  ствола , позвол ет, не наруша  этой св зи, выполн ть операции по наращиванию и спуско-подъему колонн как с использованием вертлюга, так и без него, а также совмещение в одном корпусе трубодержател  одновременно гидрозажимов бурового ключа и подъемно-поворотного устройства ручного элеватора,A comparable analysis with the prototypes shows that the inventive top-drive drilling device is distinguished by the presence of new elements, namely, the introduction of a tackle block-pipe holder into the general power connection, an independent, mobile carriage with a swivel mounted on it and a barrel rotation drive, allows without breaking this connection, carry out operations on the extension and lowering of the columns using both the swivel and without it, as well as combining the hydraulic clamps of the drill key in the same pipe holder and elevator of a manual elevator,

Таким образом, за вл емое верхнеприводное бурильное устройство соответствует критерию новизна.Thus, the inventive top drive drilling device meets the criterion of novelty.

Сравнение за вл емого решени  не только с прототипами, но и с другими техническими решени ми в данной области техники не позволило вы вить в них признаки, отличающие за вл емое решение от прототипов , что позвол ет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличи .Comparison of the claimed solution not only with prototypes, but also with other technical solutions in the art did not allow them to identify features distinguishing the claimed solution from prototypes, which allows us to conclude that the criterion meets significant differences.

На фиг.1 - представлен общий вид устройства; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.З - трубодержатель, вид спереди; наFigure 1 - shows a General view of the device; figure 2 is the same front view; in Fig.Z - pipe holder, front view; on the

фиг.4 - то же, вид в плане; на фиг,5 - сечение по А-А на фиг.4 по гидрозажиму труб; на фиг.б - сечение Б-Б на фиг.4 по подьемно- поворотному устройству. На фиг.1 представлено верхнеприводное буровое устройство, состо щее из транспортной тележки 1; четырех штропов 2; талевого блока 3; вертикальных путей 4; передвижной каретки 5 с установленным наfigure 4 - the same view in plan; in Fig.5 is a section along aa in Fig.4 according to the hydraulic clamping of pipes; Fig. b is a section bB in Fig. 4 according to a lifting and turning device. Figure 1 shows a top drive drilling device consisting of a transport trolley 1; four slings 2; tackle block 3; vertical paths 4; mobile carriage 5 mounted on

ней вертлюгом б и приводом вращени  ствола 7 вертлюга; трубодержател  8 с подъемно-поворотным устройством 9 дл  ручного элеватора 10; гидропривода 11 перемещени  каретки 5 по горизонтальным направл юа1им 12 транспортной тележки 1 и системы охлаждени  13 электродвигателей 14 привода вращени  ствола 7 вертлюга.swivel b and a rotary drive 7 of the swivel; a pipe holder 8 with a hoisting device 9 for a manual elevator 10; a hydraulic actuator 11 for moving the carriage 5 in the horizontal directions 12 of the transport carriage 1 and the cooling system 13 of the electric motors 14 of the rotational drive 7 of the swivel.

Транспортна  тележка 1 (см. фиг.имеет форму П-образной рамы сварной конструкции , внутренн   полость Которой  вл етс  одновременно и емкостью дл  воды , предназначенной дл  охлаждени  электродвигателей 14 привода вращени  ствола вертлюга 7. По боковым поверхност м П-образна  рама тележки 1 имеет с каждой стороны выступы с расточками: две горизонтальные под оси 15 штроп 2; две вертикальные под подвесные скалки 15 трубодержател  8 и одну вертикальную - подTransport trolley 1 (see Fig. Has the shape of a U-shaped frame of a welded structure, the inner cavity of which is at the same time a water tank designed to cool the electric motors 14 of the swivel stem rotation drive 7. On the lateral surfaces, the U-shaped frame of the trolley 1 has on each side there are protrusions with bores: two horizontal under the axis 15 of the sling 2; two vertical under the hanging rolling rods 15 of the pipe holder 8 and one vertical - under

гидроцилиндр 17 подъема трубодержател  8. Скалки 1б объединены между собой траверсами 18. К боковым поверхност м рамы тележки 1 с каждой стороны приварены бо- ковые стойки 19 с блоками катков 20, посредством которых верхнеприводное бурильное устройство перемещаетс  по вертикальным пут м 4 буровой установки.hydraulic cylinder 17 for lifting the pipe holder 8. The rolling pin 1b is joined by traverses 18. Side racks 19 with roller blocks 20 are welded to the lateral surfaces of the frame of the trolley 1 on each side, by means of which the top-drive drilling device moves along vertical paths 4 of the drilling rig.

Передвижна  тележш 5 (см. фиг,2) катками 21 устанавливаетс  на горизонтальные направл ющие 12 тележки 1 и посредством пружинных роликовых блоков 22 прижата к внутренним боковым поверхност м рамы тележки 1. В нижней части каретка 5 имеет проушины 23, через которые она соединена со штоками гидропривода 11. Во внутренней части каретка 5 имеет . пр моугольную расточку 24: в верхней частиThe mobile carriage 5 (see FIG. 2) is mounted by rollers 21 on the horizontal guides 12 of the carriage 1 and is pressed against the inner side surfaces of the carriage 1 by means of spring roller blocks 22. At the bottom, the carriage 5 has eyelets 23 through which it is connected to hydraulic actuator rods 11. In the inner part, the carriage 5 has. rectangular bore 24: at the top

и две цилиндрические расточки в среднейand two cylindrical bores in the middle

части. В пр моугольную расточку 24 вставл етс  корпус вертлюга 6, также имеющий пр моугольную расточку, а в цилиндрические расточки - гидроцилиндры 25 подъема вертлюга.parts. The swivel body 6, also having a rectangular bore, is inserted into the rectangular bore 24, and the swivel lifting cylinders 25 are inserted into the cylindrical bores.

На фиг.З и 4 показан трубодержатель 8,On figs and 4 shows the pipe holder 8,

который состоит из корпуса 26, имеющего форму восьмигранника; четырех гидравлических зажимов 27, вставленных в горизонтальные расточки корпуса 26, одного подъемно-поворотного устройства 28: двух траверс 29 дл  подвески на них штропов сwhich consists of a housing 26 having the shape of an octahedron; four hydraulic clamps 27 inserted into the horizontal bores of the housing 26, one lifting and turning device 28: two traverses 29 for hanging slings on them with

автоматическим элеватором и масл ного бочка 30 дл  смазки резьбовой части ствола вертлюга 6, Траверса 29 жестко закреплена с корпусом 26, имеет прилив с выемкой дл  укладки в нее головки штропа и две верти- «кэльные расточки дл  установки в них подвесных скалок 16 трубодержател  8, которые гайками 31 прикреплены к траверсе 29, масл ный бачок 30 имеет самозакрывающуюс  крышку 32.automatic elevator and oil barrel 30 for lubricating the threaded part of the swivel barrel 6, the traverse 29 is rigidly fixed to the body 26, has a tide with a recess for laying the head of the sling and two vertical bores for installation of hanging rolling pin 16 of the pipe holder 8 in them which with nuts 31 are attached to the yoke 29, the oil reservoir 30 has a self-closing cap 32.

На фиг.5 показано сечение А-А по гидравлическому зажиму 27, состо щий из корпуса цилиндра 33, поршн  34, крышки 35, траверсы 36, плашки 37, роликового центра- тора 38 с пружинами 39, скалок 40 с пружинами 41. Шток поршн  34 крепитс  гайкой 42 к крышке 35, котора  в свою очередь, крепитс  болтами 43 к корпусу 26 трубодер-о жател  8. Figure 5 shows a section AA through a hydraulic clamp 27, consisting of a cylinder body 33, a piston 34, a cover 35, a crosshead 36, a die 37, a roller centering 38 with springs 39, rolling pins 40 with springs 41. The piston rod 34 is fastened with a nut 42 to a cover 35, which, in turn, is bolted 43 to a housing 26 of a pipe holder 8.

На фиг.6 показано сечение Б-Б по подъемно-поворотному устройству 28, состо - щему из корпуса 44, имеющего п ть вертикальных расточек, из которых одна центральна  предназначена дл  поворот- ной оси 45, две дл  установки в них гидроцилиндров подъема 46 и две Дл  установки направл ющих 47 (см. фиг.З), воспринимающих реактивный момент от поворота поворотного рычага 48 со штропами 49 дл  ручного элеватора 10 (см. фиг.1).Fig. 6 shows a section B-B along a lifting-and-turning device 28, consisting of a housing 44 having five vertical bores, of which one central is for the rotary axis 45, two for installing the lifting cylinders 46 and two To install the rails 47 (see Fig. 3), perceiving the reactive moment from the rotation of the pivot arm 48 with slings 49 for the manual elevator 10 (see Fig. 1).

В верхней части корпус 44 имеет проушины , посредством которых и оси 50 он крепитс  к корпусу 26 трубодержател  8. На верхний конец поворотной оси 45 установ- лена плита 51, опорный подшипник 52, зубчатое колесо 53 и гидромотор 54 с шестерней 55. К корпусу 26 трубодержател  8 приварены косынки со встроенными в них фиксаторами 56 (см, фиг.З).In the upper part, the housing 44 has eyes, through which the axles 50 are attached to the housing 26 of the pipe holder 8. A plate 51, a thrust bearing 52, a gear wheel 53 and a hydraulic motor 54 with gear 55 are mounted on the upper end of the rotary axis 45. To the housing 26 the pipe holder 8 is welded scarves with latches 56 integrated into them (see, Fig. 3).

Верхнеприводное буровое устройство (ВПБУ) работает в следующих режимах:The upper drive drilling device (VPBU) operates in the following modes:

спуска в скважину компановок из УБТ;descent into the well of drill collars from drill collars;

спуска (наращивание) бурильной колонны бурильными трубами;descent (extension) of the drill string with drill pipes;

спуска (подъема) бурильной колонны с использованием автоматического элеватора;lowering (raising) the drill string using an automatic elevator;

спуска обсадной колонны.casing descent.

РежимспускакомпоновокизУБТ. Layout mode from UBT.

Процесс начинаетс  с поворота поворотного рычага 48 гидромотором 54 до оси шурфа с наход щейс  в ней компоновкой, при этом вертлюг 6 гидроцилиндрами 25 подн т в верхнее положение. Вручную на- кидываютс  штропа 49 на элеватор 40 и подаетс  команда на подъем верхнеприводного бурового устройства (ВПБУ), При выходе нижнего торца компоновки из шурфа гидромотором 54 рычаг 48 поворачиваетс The process begins by turning the pivot arm 48 with the hydraulic motor 54 to the pit axis with the arrangement therein, with the swivel 6 being raised by the 25 hydraulic cylinders 25 to the upper position. The sling 49 is manually thrown onto the elevator 40 and a command is issued to raise the upper drive drilling device (VPBU). When the lower end of the assembly leaves the pit with a hydraulic motor 54, the lever 48 turns

до совмещени  оси компоновки с осью скважины .before aligning the layout axis with the axis of the well.

Гидроцилиндрами 46 верхн   часть компоновки вводитс  в трубодержатель 8 и гидрозажимами 27 зажимаетс . Включаетс  привод вращени  ствола 7 в сторону завинчивани  и осуществл етс  плавный спуск вертлюга 6 путем стравливани  жидкости в гидроцилиндрах 25.,При опускании вертлюга 6 резьбова  часть переводника ствола вводитс  в резьбовую часть компоновки - происходит процесс ввинчивани  в нее и при достижении соответствующего момента (гарантирующее навинчивание) гидрозажимы 27 разжимаютс , поворотный рычаг 48 с элеватором 40 опускаетс  в нижнее положение, соответствующее ходу гидроцилиндра 46. Приводом лебедки буровой установки вертлюг с компоновкой, враща сь, опускаетс  и вводит нижний конец компоновки в муфту (резьбовую часть) компоновки , закрепленной клинь ми ПКР буровой установки или буровым ключом - происходит навинчивание верхней компоновки (трубы ) в нижнюю и при достижении соответствующего момента привод вращени  ствола 7 отключаетс . Производитс  приподъем всей системы ВПБУ вверх, поднимаютс  клинь  ПКР (разжимаютс  зажимы бурового ключа), освобожда  зажатую нижнюю компоновку, после чего уже собранна  колонна приводом лебедки буровой вводитс  в скважину. Опускание колонны производитс  до касани  элеватора тумбы пола буровой, после чего привод лебедки переключаетс  на замедленный ход, обеспечива  плавное вт гивание поворотного рычага 48 с элеватором 10 к днищу трубодержател  8, и при касании последнего привод лебедки отключаетс . Подаетс  рабоча  жидкость в гидроцилиндры 27 трубодержател  8 производитс  зажим верхней муфты компоновки. Включаетс  привод вращени  ствола 7 в сторону отвинчивани  с одновременным подъемом вертлюга 6 гидроцилиндрами 25. По окончании отвинчивани  вручную снимаетс  элеватор 10 с поворотного рычага 48, вертлюг 6 гидроцилиндрами 25 поднимаетс  в верхнее положение , после чего ВПБУ готово к приему следующей компоновки.With hydraulic cylinders 46, the upper part of the arrangement is inserted into the pipe holder 8 and clamped with hydraulic clamps 27. The barrel 7 is turned on and the swivel is turned downward and the swivel 6 is smoothly lowered by bleeding off the hydraulic cylinders 25. When lowering the swivel 6, the threaded part of the barrel sub is inserted into the threaded part of the assembly - the process of being screwed into it and when the appropriate moment is reached (guaranteeing screwing ) the hydraulic clamps 27 are unclenched, the pivot arm 48 with the elevator 40 is lowered to the lower position corresponding to the stroke of the hydraulic cylinder 46. The swivel drive with a drive As a newcomer, it rotates, lowers and inserts the lower end of the assembly into the coupling (threaded part) of the assembly, secured by the RCC wedges of the drilling rig or by a drill wrench - the upper assembly (pipe) is screwed into the lower one and, when the appropriate moment is reached, the shaft rotation drive 7 is switched off. Lift the entire system of UBFU up, lift the RCC wedge (the clamps of the drill key are unclenched), releasing the clamped lower assembly, after which the already assembled string is introduced by the drive of the winch into the well. The column is lowered until the elevator of the drill floor touches the drill’s elevator, after which the winch drive switches to slow motion, smoothly pulling the pivot arm 48 with elevator 10 to the bottom of the pipe holder 8, and when the latter is touched, the winch drive is switched off. The working fluid is supplied to the hydraulic cylinders 27 of the tube holder 8; the upper coupling of the assembly is clamped. The rotary shaft drive 7 is turned on in the direction of unscrewing while lifting the swivel 6 with the hydraulic cylinders 25. At the end of the unscrewing, the elevator 10 is manually removed from the pivot arm 48, the swivel 6 with the hydraulic cylinders 25 rises to the upper position, after which the VPBU is ready to receive the next layout.

Процесс захвата, извлечение из муфты последующей компоновки и ее наращивание в колонну аналогичен описанному. По завершении спуска компоновок производитс  наращивание колонны бурильными трубами.The capture process, removal from the coupling of the subsequent layout and its extension into the column is similar to that described. At the end of the launching of the assemblies, the drill string is expanded.

Режим спуска (наращивание)бурильной колонны бурильными трубами.The mode of descent (extension) of the drill string with drill pipes.

Это основной режим работы буровой установки и характерен он тем, что процесс наращивани  бурильной колонны бурильными трубами может производитьс  с разными диаметрами бурильных труб, дл  чего в процессе наращивани  колонны провод тс  операции по замене переводника 57. Процесс наращивани  бурильной колонны бурильными трубами может производитьс  как при наличии на буровой установке комплекса механизмов спуска-подъема труб (КМСП). т.е. когда свечи (трубы) подаетс  на ось скважины сбоку независимо где находитс  талевый блок сверху или внизу. Производитс  подготовка ВПБУ к работе, дл  чего рабочий вручную вынимает ось 50, со- един ющуТо поворотное устройство 28 с корпусом 26 трубодержател  8 и, использу  вспомогательную лебедку, снимает и отводит в сторону поворотное устройство 28, после чего производ т замену переводника 57.This is the main operating mode of the drilling rig and is characterized by the fact that the process of building up the drill string with drill pipes can be carried out with different diameters of drill pipes, for which, during the process of building the string, operations are underway to replace the sub 57. The process of building the drill string with drill pipes can be performed as the presence on the rig of a complex of mechanisms for lowering and raising pipes (KMSP). those. when candles (pipes) are fed to the axis of the well from the side, regardless where the tack block is located above or below. The VPBU is being prepared for work, for which the worker manually removes the axis 50 connecting the rotary device 28 to the housing 26 of the pipe holder 8 and, using the auxiliary winch, removes and moves the rotary device 28 to the side, after which the sub 57 is replaced.

Замена переводника 57 производитс  в следующей последовательности:Sub 57 is replaced in the following sequence:

-производитс  подъем трубодержател  8 на величину хода гидроцилиндров 17, встроенных в раме транспортной тележки 1 ;- the tube holder 8 is lifted by the stroke of the hydraulic cylinders 17 integrated in the frame of the transport trolley 1;

-производитс  зажим переводника 57 гидрозажимами 27;- clamping of the sub 57 with hydraulic clamps 27;

-включаетс  привод вращени  7 ствола вертлюга б в сторону отвинчивани , одновременно осуществл етс  подъем вертлюга 6 гидроцилиндрами 25 - происходит процесс отвинчивани  ствола вертлюга б от переводника 57;- the rotational drive 7 of the swivel b shaft is turned on in the direction of unscrewing, while the swivel 6 is lifted by the hydraulic cylinders 25 - the process of unscrewing the swivel b barrel from the sub 57 occurs;

-производитс  замена переводника 57, установка которого производитс  в обратной последовательности.- the sub 57 is replaced, the installation of which is done in the reverse order.

Процесс наращивани  бурильной колонны бурильными трубами выполн етс  в последовательности:The drill pipe extension process is carried out in the following sequence:

-производитс  подъем и отвод каретки 5 с вертлюгом 6 гидроцилиндрами 11 и 25 в сторону путей 4 с последующим опусканием вертлюга 6 вниз. В этом положении производитс  смазка нижней резьбовой части переводника 57.- the carriage 5 with the swivel 6 is lifted and swiveled with 6 hydraulic cylinders 11 and 25 in the direction of the paths 4, followed by lowering the swivel 6 down. In this position, the lower threaded portion of the sub 57 is lubricated.

Смазка резьбовой части переводника 57 выполн етс  либо опусканием в масл ный бочок 30, встроенный в трубодержатель 8, либо вручную рабочим;The threaded part of the sub 57 is lubricated either by lowering it into the oil barrel 30 integrated in the pipe holder 8 or manually by a worker;

-механизмами КМСП свеча из подсвечника выводитс  на ось скважины и садитс  на муфту колонны, при этом гидрозажимы 27 трубодержател  8 должны быть разжаты;- by KMSP mechanisms, the candle from the candlestick is brought out onto the axis of the well and sits on the column sleeve, while the hydraulic clamps 27 of the pipe holder 8 must be unclenched;

-производитс  подъем ВПБУ в верхнее положение до момента совмещени  зажимов 27 с верхней муфтой свечи;-The VPBU is raised to its upper position until the clamps 27 are aligned with the candle top coupling;

-производитс  зажим муфты свечи гидрозажимами 27;- the clamp sleeve is clamped with hydraulic clamps 27;

-гидроцилиндрами 25 вертлюг 6 поднимаетс  в верхнее положение и гидроцилиндрами 11 вместе с кареткой 5 перемещаетс  по рельсовым направл ющим 12 до совме5 щени  оси-вертлюга с осью скважины;- with hydraulic cylinders 25, the swivel 6 rises to the upper position and the hydraulic cylinders 11 together with the carriage 5 moves along the rail guides 12 until the axis of the swivel coincides with the axis of the well;

-включаетс  привод вращени  7 ствола вертлю-га в сторону завинчивани  и одновременно с опусканием вертпюга 6 производитс  навинчивание ствола вертлюга в- the rotational drive 7 of the swivel shaft is turned on in the direction of screwing, and simultaneously with the lowering of the swivel 6, the swivel trunk is screwed into

10 муфту свечц;10 coupling of candles;

-гидрозажимы 27 трубодержател  8 разжимаютс  и свеча враща сь продолжа  опускатьс  вниз ввинчиваетс  в верхнюю муфту колонны и при достижении соответст5 вующего момента спуск ВПБУ прекращаетс ;- the hydraulic clamps 27 of the pipe holder 8 are unclenched and the candle rotating, continuing to descend, is screwed into the upper sleeve of the column and, when the appropriate moment is reached, the run-off of the HLPE is stopped;

-производитс  приподъем колонны, клинь  ПКР поднимаютс ;-the column is lifted, the RCC wedge is raised;

-одновременно с подачей бурового 0 раствора в колонну приводом лебедки буровой установки вращающа с  колонна вводитс  в скважину, производ  бурение или просто спуск;- simultaneously with the supply of drilling fluid 0 to the column, the winch of the drilling rig is driven by a rotating column from the column into the well, drilling or simply lowering it;

-при достижении определенного рас- 5 сто ни  верхнего торца муфты колонны от- when a certain distance is reached, 5 no upper end of the column coupling from

пола буровой спуск и подача раствора в ко- лонну прекращаетс , клинь  ПКР зажимают колонну;on the floor, the drilling run and the flow of the solution into the column are stopped, the RCC wedge clamps the column;

-производить зажим муфты колонны 0 гидрозажимами 27 включаетс  привод вращени  ствола вертлюга в сторону отвинчивани  и одновременный подъем вертлюга 6 гидроцилиндрами 25, происходит процесс отвинчивани  ствола вертлюга от колонны;-to make the coupling of the column coupling 0 with hydraulic clamps 27; the rotary shaft of the swivel is rotated in the direction of unscrewing and the swivel 6 is simultaneously lifted by the hydraulic cylinders 25, the process of unscrewing the swivel barrel from the column occurs;

5 - при достижении вертлюга 6 верхнего положени  гидроцилиндрами 11 вертлюг отводитс  в сторону путей 4 и опускаетс  вниз. ВПБУ готово дл  приема очередной свечи.5 - when the swivel 6 reaches the upper position with the hydraulic cylinders 11, the swivel is retracted to the side of the paths 4 and lowers down. VPBU is ready to receive another candle.

0 При переходе на другой диаметр бурильных труб производитс  замена переводника 57.0 When changing to a different drill pipe diameter, a sub 57 is replaced.

Подъем бурильной колонны из скважины и ее последующа  разборка на свечи сThe rise of the drill string from the well and its subsequent dismantling into candles with

5 использованием вертлюга производитс  в обратной последовательности, описанной выше.5 using the swivel, is performed in the reverse order described above.

Режим спуска (подъема) бури- 0 льной колонны с использован и ем автоматического элеватора. Этот режим работы буровой установки характерен тем, что процесс наращивани  колонны (или) его разборка выполн етс  с 5 использованием бурового ключа по технологии и операци м, примен емым в насто щее врем  на существующих буровых установках, т.е. когда спуск и подъем колонны производитс  без вращени  ее и без подачи в нее раствора. Дл  выполнени  oneраций по спуску-подъему бурильной колонны необходимо:The mode of descent (ascent) of the drill string with the use of an automatic elevator. This mode of operation of the drilling rig is characterized by the fact that the process of building up the column (or) its disassembly is carried out using a drill key using the technology and operations currently used in existing drilling rigs, i.e. when the column is lowered and raised without rotating it and without supplying a solution to it. In order to perform one-off drill-string operations:

-подвести штропы, соединенные с автоматическим элеватором;-Let slings connected to an automatic elevator;

-сн ть с трубодерж°ател ми 8 поворотное устройство 28, если оно не было ранее сн то; отвести каретку 5 с подн тым вертлюгом 6 в сторону путей 4 и опустить вертлюг в нижнее положение. Сам процесс по выполнению спуско-подъемных операций (СПО) не описываетс , так как он известен и широко используетс  на всех буровых установках , оснащенных КМСП.- remove the rotary device 28 from the pipe holders 8, if it has not been previously removed; move the carriage 5 with the raised swivel 6 to the side of the tracks 4 and lower the swivel to the lower position. The process of carrying out hoisting operations (STR) is not described, since it is known and widely used in all drilling rigs equipped with KMSP.

Режим спуска обсадной колонны, Это один из ответственных режимов работы буровой установки характерен тем, что сЪуск обсадной колонны может производитьс  с ее вращением, что на существующих буровых установках это ранее не делалось из-за отсутстви  технически возможностей . Сам процесс спуска обсадной колонны в скважину аналогичен процессу спуска компоновок из УБТ и в данном разделе не описываетс .Casing lowering mode. This is one of the critical operating modes of the drilling rig in that the casing can be rotated with its rotation, which was not done on existing drilling rigs due to the lack of technical capabilities. The process of lowering the casing string into the well is similar to the process of lowering the assemblies from drill collars and is not described in this section.

Дл  выполнени  операций по спуску обсадной колонны необходимо:To perform casing descent operations:

Фор-мула изобретени Formula of the invention

Claims (2)

1.ВЕРХНЕПРИВОДНОЕ БУРИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее талерый блок, вертикальные рельсовые пути, бурильный блок, включающий в себ  вертлюг с переводником и приводом вращени  ствола вертлюга, трубодержатель, штропы, элеватор и установленную с возможностью перемещение вдоль вертикальных рельсовых путей транспортную тележку, отличающеес  тем, что оно снабжено кареткой, установленной с возможностью пе0емещени  вдоль горизонтальных направл ющих транспортной тележки посредством силовых гидроцилиндров, и гидроцилиндрами подъема вертлюга, при этом бурильный блок установлен в корпусе каретки с возможностью вертикального перемещени  относительно последней посредством гидроцилиндра подъема вертлюга, а транспортна  тележка св зана с талевым блоком посредством штропов.1. TOP DRIVE DRILLING DEVICE, comprising a threaded block, vertical rail tracks, a drilling block including a swivel with a sub and a rotary drive of the swivel shaft, a pipe holder, slings, an elevator and a transport trolley arranged to move along the vertical rail tracks, characterized in that it is equipped with a carriage mounted with the possibility of moving along the horizontal guides of the transport trolley by means of power hydraulic cylinders and swivel lifting cylinders the drilling unit is mounted in the carriage body with the possibility of vertical movement relative to the latter by means of a swivel lifting cylinder, and the transport trolley is connected to the tackle unit by means of slings. 2.Устройство по п.1, отличающеес  тем, что корпус трубодержател  св зан с2. The device according to claim 1, characterized in that the housing of the pipe holder is associated with -произвести замену переводника по вышеописанным операци м;- replace the sub in the above operations; -соединить осью 50 поворотное устройство 28 с трубодержателем 8.- connect the rotary device 28 with the pipe holder 8 with the axis 50. Предлагаемое изобретение позвол ет значительно упростить конструкцию, улучшить эксплуатационные качества, повысить надежность и ремонтнопригодность, снизить энергоемкость, металлоемкость и себе- стоимость изготовлени , уменьшить габариты по высоте и как следствие уменьшить высоту вышки.The present invention allows to significantly simplify the design, improve performance, improve reliability and maintainability, reduce energy consumption, metal consumption and production cost, reduce overall height and, as a result, reduce the height of the tower. (56) Патент США № 3766991, 23.10.1973. Патент США Ns 85630054, 04.04.85. (ЕПВ № 0162001) Е 21 В 19/16 Устройство дл  вращени  бурильной колонны.(56) U.S. Patent No. 3,766,991, Oct. 23, 1973. U.S. Patent Nos. 85630054, 04.04.85. (EPO No. 0162001) E 21 V 19/16 Device for rotating the drill string. Патент ФРГ № 3125013. 20.09.84. Уст- ройство дл  глубокого бурени .Germany patent No. 3125013. 09/20/84. Deep drilling tool. Патент США № 4813498, 03.11.89. Активна  уравновешивающа с  система дл  силового механического вертлюга.U.S. Patent No. 4813498, November 03, 89. Active balancing system for power mechanical swivel. Патент США № 4489794, 17.05.85. (Е 21 В 19/06) Устройство дл  вращени  бурильной колонны.US patent No. 4489794, 05.17.85. (E 21 B 19/06) Device for rotating the drill string. транспортной тележкой посредством вертикальных направл ющих и установлен с возможностью перемещени  вдоль, последних посредством соответствующих гидроцилиндров вертикального перемещени  трубодержател , при этом корпус трубодержател  выполнен в виде многогранной обечайки со смонтированными на ее гран х независимыми друг от друга механизмами зажима труб, подъема и поворота элеватора и узла смазки резьбового конца переводника вертлюга.by means of a transport trolley by means of vertical guides and installed with the possibility of moving along the latter by means of hydraulic cylinders for vertical movement of the tube holder, while the tube holder body is made in the form of a multi-faceted shell with mounted on its faces independent from each other mechanisms of pipe clamping, lifting and rotation of the elevator and the unit lubrication of the threaded end of the swivel sub. 3, Устройство по пп.1 и 2, отличающеес  тем, что транспортна  тележка выполнена в виде П-образной рамы, открыта  передн   грань которой расположена со3, The device according to claims 1 and 2, characterized in that the transport trolley is made in the form of a U-shaped frame, the front face of which is located with стороны ввода бурильных труб на ось скважины , а закрыта  задн   грань - со стороны вертикальных рельсовых путей, при этом кажда  продольна  грань имеет боковые выступы с продольными расточкамиside of the input of the drill pipe to the axis of the well, and the rear face is closed - from the side of the vertical rail tracks, with each longitudinal face having lateral protrusions with longitudinal bores дл  вертикальных направл ющих трубодержател  и гидроцилиндров вертикального перемещени  последнегоfor vertical guides of the pipe holder and hydraulic cylinders for vertical movement of the latter ет to r- т о о CNem to r- about o CN «  US"US ЈЪПФЈЪПФ 692.17002692.17002 Ч Фиг.6H Fig.6